王雪云
实验室自配溶液是药品检验过程中的重要组成部分,按照严格的操作规程和严谨的标准,科学配制和使用实验要求的溶液是保证实验顺利进行的重要环节。
药品检验实验室的自配溶液主要是指按照《中华人民共和国药典》2020版四部规定配制的滴定液、指示液、试液、缓冲液、用于限量检查项目中的标准溶液等,实验常用的相应浓度的一般溶液,如1 mol/L的HCL溶液、3 mol/L的饱和KCL溶液、调节液相色谱流动相pH的不同浓度酸、碱溶液等。本研究就影响自配溶液有效性的因素进行分析,并给出建议。
化学试剂是进行化学研究、成分分析的相对标准物质,是化学实验课程重要的消耗性物资,广泛用于物质的合成、分离、定性和定量分析[1]。合格的化学试剂是保证自配溶液有效性的前提,是保证实验结果准确性和可靠性的重要因素,使用合格的化学试剂不会造成重复实验,相应地能减少废弃物的排放。
《中华人民共和国药典》2020版四部通则目次8000中收载试验用的化学试剂共622种,药品实验室常用的约有200多种化学试剂。在现行的化学试剂包装及标志GB15346-2012上,对于个别化学试剂标签有如下规定,“要求注明有效期的产品应注明有效期”,而绝大部分化学试剂并未按规定标明有效期,这与化学试剂的保质期受多方面因素影响有关;但主要是因其性质和应用而变化的。因此化学试剂要在妥善保存之下,再结合工作的实际情况判断试剂是否出现变质、能否继续使用或是否可以通过采取适当措施提纯使用[2]。
促使化学试剂变质的主要因素为氧化、吸收二氧化碳、温度、光照、湿度等,可使化学试剂发生潮解、风化、挥发、升华、氧化、还原、分解、变色、聚合、析晶、凝固等变化。
与空气接触易被氧化的化学试剂:氯化亚锡、亚铁盐、亚硫酸钾(钠)、碘化钾、硫化铵等[3],其属于药典中收载的无机试剂带“亚”字的化合物和某些含低价离子的化合物;活泼金属和非金属,如金属Na(K)、白磷、卤族元素等;有机试剂中具有强还原性的化合物如苯酚等,其易被氧化,导致失去或降低还原作用。
一般是强碱性试剂NaOH(KOH)和部分氧化物(CaO、Na2O)、过氧化物(Na2O2)等,易吸收CO2变成碳酸盐,造成化学试剂变质。
当空气中的水蒸气含量太高时,一些易溶性化学试剂容易吸湿引起潮解造成其性状发生改变,如NaOH、干燥剂(P2O5、无水CaCL2等)、硝酸盐、碳酸盐、有机试剂醋酸铵等;当空气过于干燥时,一些含结晶水的化学试剂会失去结晶水引起风化,变为干燥的粉末、块状结晶等,造成质量减少,比如Na2CO3•10H2O、Na2S2O3 •5H2O、CuSO4•5H2O等。
温度是加速化学试剂变质的重要原因,温度增高会使其挥发、升华、风化加速等。一些强酸和单质等易挥发,如液溴、浓盐酸、浓硝酸等;有机试剂中含碳原子数少的液态物质,如乙醇、乙醚、三氟乙酸、CCL4等;有些分子晶体容易升华,如I2和萘在温度升高时,升华更快。化学试剂的挥发和升华都会污染实验室空气。温度较低会改变一些化学试剂性状,比如甲醛低温时能发生聚合作用而生成多聚甲醛,呈现浑浊或析出沉淀,冰醋酸低温析晶,二甲基亚砜低温会凝固结冰等。
光能够促使某些化学试剂或加速其发生分解、氧化、还原等化学变化,一些见光易分解的试剂,如H2O2、AgNO3、KMnO4、Na2S2O3•5H2O等[3],其中AgNO3见光极易分解还原析出黑色的金属Ag,苯酚见光后在氧气的作用下发生氧化反应变成红色等。
另外,除了未按要求贮存的原因外,不少实验室因管理不完善,购进数量和使用量不一致、不及时检查过期化学试剂等,造成不常用化学试剂积压过多,一些不稳定化学试剂因长时间保存,造成变质。
个别实验人员因工作繁忙、态度松懈等因素,在取用化学试剂时不严格按照操作规程操作,容易出现不规范操作,造成化学试剂中混进杂质,沾污试剂,导致纯度下降。
比如取用固体试剂不用清洁药勺、取用液体试剂直接用移液管或刻度吸管插入试剂瓶内直接吸取、剂量过多再放回原瓶、多次取用试剂时不注意带清洁手套或清洁手部、瓶盖不注意倒放甚至混放等不良习惯,都可造成沾污试剂。
化学试剂在出现结块、潮解、变色等情形时,依然按部就班取用试剂;不根据化学试剂的性质采用合适材质药匙或随意用称量纸称取用化学试剂;在研细试剂时不采用合适材质的研钵等。比如:在配制铬黑T指示剂时,因需要和NaCL混在一起研磨,而NaCL固体的纯度较高,用一般材质研钵不易研细,会有研钵的本体物质混到试剂中,同样配制滴定液研磨基准物质时,因基准物质纯度较高,用一般材质研钵也不合适。
2.2.1 计算出现差错 在计算所取固体溶质质量时,不核实化学试剂是否带有结晶水,对一些含结晶水的试剂,未将结晶水质量计算在内。比如醋酸钠,无水的分子量是82.03,有水的是136.08,如果将无水的换算成有水的醋酸钠,需加结晶水质量。
对于液体试剂浓度之间的换算不正确,比如浓硫酸,密度为1.84 g/ml,有实验人员在稀释时,计算时按水的密度1.00 g/ml计算,这样会造成浓硫酸取样量增多,溶剂加入较少,势必造成稀释的硫酸浓度不准确。
2.2.2 对于难溶解的试剂不能正确操作 一些试剂在配制时很难溶解,如做检查重金属实验时,要用到的硫代乙酰胺试液,在鉴别马来酸氯苯那敏成分时,用到的枸橼酸醋酐试液,实践证明在配制硫代乙酰胺和枸橼酸醋酐试液时,无论怎么振摇、搅拌、超声都不能完全溶解,硫代乙酰胺试液在临用前需在水浴中加热后使用,枸橼酸醋酐试液在用时也需水浴加热。
如果在溶解试剂时,盲目采用升高温度方式力求溶解,会改变试剂的性质,不能保证实验效果。
2.2.3 不能熟练掌握步骤复杂试液的配制 比如淀粉指示液,药典中具体配法是先取可溶性淀粉0.5 g,加水5 ml搅匀后,缓慢倾入100 ml沸水中[4]。淀粉加水搅匀这一操作,因加水量5 ml少,搅成的糊状物也少,应预留能将淀粉糊状物充分倒入沸水中的适量水,约10 ml水即可,因此正确步骤配法为加水5 ml搅匀后,缓慢倾入90 ml沸水中,再用10 ml水将搅匀的糊状物分次充分转移到90 ml沸水中。
2.2.4 不注意基本细节 比如稀释氢氧化钠、浓硫酸、硝酸铵等放热、吸热明显的试剂时,不注意在溶解过程中温度降到或升到室温时再定容。再如配制的滴定液必须澄清,必要时可滤过[5]。配制完溶液不按溶液性质选择合适颜色、材质的容器盛放,不按温湿度等要求贮存。
在使用自配溶液时,会出现插错滴管、瓶塞放错、瓶口久开,一些试剂瓶外不洁净、标签字体模糊,将无用的溶液随意倒进垃圾桶或下水道等不规范行为,造成溶液沾污和浓度改变,不利于实验,不利于环保。
《中华人民共和国药典》四部收载的指示剂与试液,除了临用现配的试液、指示液外,对二甲氨基苯甲醛试液、钼酸铵硫酸试液、酸性氯化亚锡试液等7种试液有明确的使用期限,其他均为明确规定有效期。对于滴定液和缓冲液,《中华人民共和国药典》明确规定了其的使用有效期限,在《中国药品检验标准操作规范》2010年版中有滴定液使用期限的规定,实验室管理体系文件中有对缓冲液使用期限的相关规定。这些自配溶液的有效期长短不一,短的当天用完,长的可以保存6个月,其贮存条件不符合有关要求都会影响其有效期限。因此,对自配溶液配制后的监测具有重要意义。比如,常用于络合滴定金属离子的指示剂二甲酚橙指示液,药典规定临用现配,在多次实践中发现将二甲酚橙指示液处于冷藏环境下,3 d内使用不会影响实验结果。再如药典收载鉴别维生素B6的氯亚氨基-2, 6二氯醌,配制时溶液颜色为微黄色,没有规定具体贮存温度,一般放在常温下,事实证明,常温下很容易使其颜色加深引起变色,影响实验效果;而在冷藏环境下,其颜色在3个月内基本不变,能够保证实验效果。
管理化学试剂是一项科学性、专业性较强的工作,管理应从源头入手,包括申购、验收入库、领取和贮存等环节都需要严格把控,配备具有相应专业水平、管理水平和高度责任心的专职管理人员,尤其是要求试剂保管人员应掌握化学试剂的性能、用途、保存期限、贮存条件等,并对其定期培训。
化学试剂种类繁多,大多数具有一定的毒性和危险性,应根据化学性质的不同,按国家标准或有关规定进行存放[6-8]。严格按照规定分类贮存在能调控温湿度的房间内,并如实记录温湿度情况,保持清洁,药品柜避免阳光直射及靠近暖气等热源[3]。根据影响化学试剂性质的因素采取相应的保管措施,如密封、避光、阴凉、低温、除湿、沙箱、蜡封、水封等措施,防止变质;生化试剂性质特殊,保存条件要求较高,一般需低温、避光,也可单独作为一类存放;另外对于特殊管理的易燃、易爆、易制毒、剧毒的危险化学试剂应专柜保存,实行双人双锁等保管制度,并详细登记领用、使用记录。
总之,在化学试剂保管与使用中,要按制度、规定执行,各级管理部门应加强监督,真正做到确保安全[9]。
配备人员应具有药学及化学相关专业知识,本科以上学历,责任心强,经过培训考核合格持证上岗,熟悉药品检验流程,知晓常用化学试剂的理化性质,有丰富的实验操作基本能力,配备人员需掌握药学基本理论知识和溶液的各种配制操作方法,对较烦琐的步骤能熟练操作,确保所配溶液质量过关。
5.3.1 取用试剂 取用试剂时,一定要遵循实验操作规程、配制溶液按照配制规范操作,本着能够在保存期限内满足实验用量,控制用量、宁缺毋滥的原则。
取用试剂时需核对试剂的级别和性状,根据试剂的性质采用合适的器具取用、研磨等。如配制滴定分析法用的指示剂(液),因取用试剂量一般较少,有的试剂酸碱性强,宜使用玛瑙乳钵研磨。因玛瑙乳钵材质细腻,转移试剂时,试剂附在乳钵的量少,而且玛瑙乳钵耐压强度高、耐酸碱,所以需使用玛瑙乳钵研磨。同样在配制和标定滴定液中,应严格按照化学试剂标准滴定溶液的制备(GB/T 601-2016)要求进行。因基准试剂纯度较高,取用基准试剂时,应先用玛瑙乳钵研细,并按规定条件干燥[5],而且基准物质称取一般不少于0.2 g,标定时所用溶液的体积不宜太少,一般在20 ml以上,以便称量准确度不低于0.1%。吸取滴定液应倾出后吸取,不可直接用滴定管插入瓶内;滴定液倒出时宜直接倾入滴定管中,一般应尽量少通过烧杯、漏斗灌注,以防浓度受影响[10]。另外,对于剧毒、强腐蚀性、易燃易爆、易挥发、刺激性试剂,取用时要特别注意,必须采取适当的方法处理,以免发生事故[3]。
5.3.2 计算 溶液常用的浓度表达公式包括质量分数为ωB(g/g×100%)、质量浓度为ρB(g/ml×100%)、体积分数为φB(ml/ml×100%)、物质量浓度为CB(mol/L)等[3]。
对于液体浓度之间的换算,需明确一般液体试剂标签上标明的浓度是百分浓度,除乙醇为体积分数,其他是质量分数ωB。
对于滴定液涉及的计算问题其要注意细节较多,如采用间接法配制时,滴定液的浓度值应为其名义值的0.95~1.05;标定时初标者(配制者)和复标者在相同条件下各做平行试验3份,以计算结果的相对平均偏差,初标平均值和复标平均值的相对偏差均不得大于0.1%;当标定与使用时的室温之差超过10 ℃时,应加温度补正值,或进行重新标定等[5]。
在配制液相色谱常用的缓冲液时和配制药典四部规定的缓冲液时,药品标准规定的一些试剂(分子量含结晶水),在没有注明用无水物时,一般在计算时按含结晶水计算。
5.3.3 配制技巧 溶解溶质加溶剂时要注意是直接加入定量溶剂溶解还是溶解后定容,对于在溶解中出现吸热或放热反应时,必须将溶液放至室温后才能定容,定容后要充分摇匀。
一些试剂在配制时很难溶解,应查找该试剂的相关资料,按不影响稳定性的温度适当加热,如果还是不能完全溶解,经放置处理后再适当加热。在使用配制试液等过程中,实验中需要水浴加热的,即使有极个别不溶解的物质,在实验时取上清液使用即可。
配好的溶液按照要求选用合适的容器和保存条件存放,如乙醇制氢氧化钾滴定液:碱液会腐蚀玻塞不易开启,并为防止吸收二氧化碳和乙醇的挥发,以及避免光线的作用,本滴定液应贮于带橡皮塞的棕色玻璃瓶中,密闭保存[5]。
总之,要求避光的溶液用棕色试剂瓶或黑色纸存放于阴暗处,易和玻璃容器反应的溶液要用聚乙烯瓶存放;易吸潮的溶液要注意容器的密闭性;易与空气中二氧化碳反应的溶液要安装虹吸装置或钠石灰管;做检查pH用的标准缓冲液要低温保存;固体指示剂放在干燥处等。
自配溶液事后的监测相当重要,这要靠配制人员和其他实验人员的配合,发现自配溶液性状发生改变不能再满足实验需要时,及时登记备注,并重新配制,以免耽误实验。
建议健全电子台账,台账上注明所有配制溶液的名称、浓度、保存日期、保存期限、存放地点和配制日期及人员。对于未明确规定保存时间的溶液,配制人员在配制时需记录原始溶液颜色、配制时温湿度,在保存期限内按照一定时间观察溶液的性状,记录性状发生变化时间。这样就对溶液的保存期限有了初步的掌握,并把这些记录情况填写到电子台账中。实验人员在使用时发现溶液的性状发生改变,临近或者到了保存期限,应及时更新到台账中,以便及时配制,全员共享,不耽误工作的进行。
自配溶液在一定程度上决定着实验的成功与否。为了提高实验效率,确保药品检验结果的准确性和可靠性,应科学、经济、安全管理化学试剂,保证化学试剂质量过关,不出现安全事故;对在自配溶液的配制、管理时需遵循规范配制、保证实验用量、严格按照贮存条件存放的原则,尽可能延长溶液有效期。